CN101088468A - 超声波图像取得装置、图像处理装置和超声波图像处理方法 - Google Patents

超声波图像取得装置、图像处理装置和超声波图像处理方法 Download PDF

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Abstract

在本发明的超声波图像取得装置中，发送接收部件通过向被检体发送超声波，接收来自被检体的反射波，而取得扫描数据。图像处理部件将扫描数据变换为用规定的座标系表示的图像数据，对该图像数据实施规定的平滑化处理。图像处理部件根据平滑化处理后的图像数据，计算各点的向量。图像处理部件通过依照该向量，对实施平滑化处理前的图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。

Description

超声波图像取得装置、图像处理装置和超声波图像处理方法
技术领域
本发明涉及取得3维图像数据的超声波图像取得装置、医用图像处理装置和超声波图像处理方法。
背景技术
正在普及通过医用图像诊断装置取得被检体的3维图像并使用该3维图像进行的诊断。例如，在使用了超声波的诊断中，使用以下的(1)～(3)所示的超声波图像取得装置。
(1)具备2维(栅格状)地配置了超声波振子的2维阵列探头(array probe)，能够取得3维图像数据的超声波图像取得装置。
(2)具备在规定方向(扫描方向)上排列了超声波振子的1维阵列探头，机械地摇动该1维阵列探头，能够3维地取得数据的超声波图像取得装置。
(3)通过手动地移动1维阵列探头，能够3维地取得数据的超声波图像取得装置。
上述(1)的超声波图像取得装置和(2)的超声波图像取得装置通过3维地发送超声波并接收反射波，能够取得3维的扫描数据。通过对3维地取得的扫描数据实施3维扫描变换(scan conversion)处理，而变换为体素(voxel)数据。
另外，(3)的超声波图像取得装置通过2维地发送超声波并接收发射波，能够取得2维的扫描数据。通过对2维地取得的扫描数据实施2维扫描变换处理，变换为2维图像数据。进而，根据多个2维图像数据，生成体素数据。
另外，通过对体素数据实施体渲染(volume rendering)处理(以下也有称为VR处理的情况)、MPR处理(Multi PlannarReconstruction)等图像处理，生成3维图像数据(也有称为“VR图像数据”的情况)、任意断面的MPR图像数据等。
另外，已知以下的方法：在附加了阴影的体渲染处理中，求出构成体素数据的各体素的向量(vector)。然后，根据该向量和体素数据，生成附加了阴影的3维图像数据(例如参考特开2003-61956号公报)。
在此，参考图1，说明用于生成3维图像数据的处理。图1是表示现有技术的超声波图像取得装置的一部分的框图。在此，说明根据3维地取得的扫描数据(以下也有称为“3维扫描数据”的情况)生成3维图像数据(VR图像数据)的情况。
扫描变换处理部件101接收通过3维地发送接收超声波而取得的3维扫描数据，通过对该3维扫描数据实施3维扫描变换处理，而生成体素数据。然后，扫描变换处理部件101将体素数据输出到向量生成部件102和光线跟踪处理部件103。
向量生成部件102从扫描变换处理部件101接收像体数据，求出各体素的向量(方向)。例如，向量生成部件102通过将某体素、存在于该体素周围的体素作为对象，求出体素值的微分，来求出该体素的切线。另外，向量生成部件102将与该切线垂直的向量作为向量。然后，向量生成部件102求出各体素的向量。另外，向量生成部件102通过对向量进行标准化而变换为单位向量。另外，以下，假设“向量”表示“单位向量”来进行说明。
体素的向量表示包含在体素数据中的构造物的表面的方向。因此，通过求出体素的向量，可知包含在体素数据中的构造物的表面朝向哪个方向。
光线跟踪处理部件103如果从扫描变换处理部件101接收到体素数据，进而从向量生成部件102接收到向量，则通过对该体素数据实施光线跟踪处理(Ray Tracing处理)，而生成3维图像数据。光线跟踪处理部件103根据通过光线跟踪处理设置的来自光源的光线方向、由向量生成部件102计算出的向量的方向，求出物体表面的某点的亮度(反射亮度)，生成附加了阴影的3维图像数据(VR图像数据)。具体地说，光线跟踪处理部件103通过求出表示来自光源的光线方向的向量与向量的内积，来求出物体表面的亮度。
但是，超声波图像取得装置向被检体内发送超声波，接收在被检体内反射的超声波而生成图像数据，因此所取得的扫描数据依存于超声波的传播路径的状态。在此，参考图2说明超声波传播的路径。图2是用于说明超声波传播的路径的图。例如，如图2所示那样，即使在向用均匀材质制作的模型体(phantom)110发送超声波的情况下，由于如超声波波束112和超声波波束113那样的超声波波束的路径上的构造物111的有无，所取得的扫描数据的值也会产生差异。由于在超声波波束112的路径上存在构造物111，在超声波波束113的路径上不存在构造物111，所以在超声波波束112和超声波波束113中，所取得的数据会产生差异。
另外，根据配置模型体110的深度，所取得的扫描数据的值也会产生差异。进而，在超声波图像取得装置中，由于超声波干扰而产生的斑点噪声(speckle noise)会对图像产生影响。
如上所述，在超声波图像取得装置中，即使对均匀材质的被检体进行图像化，所取得的体素也不一定具有均匀的体素值，体素值有可能在某位置上急剧地变化。
在向空间中连续的构造物发送超声波的情况下，所得到的体素值也会在某位置急剧地变化。其原因可以认为是以下的(1)～(3)的因素。
(1)根据被检体的材质等的不同，超声波的反射系数变化。
(2)发送接收超声波的路径上的状态有差异。
(3)产生斑点噪声。
接着，说明在空间中连续的组织(构造物)的表面上体素值急剧地变化的情况下对3维图像数据(VR图像数据)产生的影响。
如上所述，通过体素值的微分，可以求出用于对3维图像附加阴影的向量。因此，在体素值有很变化的位置，向量的方向相对于周围体素的向量的方向有很大的倾斜。
参考图3说明该向量的斜率。图3是用于说明向量的斜率的模式图。例如，在取得某组织120的扫描数据的情况下，如果在表面121上存在扫描数据的值急剧变化的部位122，则该部位122所存在的表面121的向量124、125的方向相对于其他部位的向量123的方向有很大的倾斜。例如，在表面121上没有凹凸的情况下，本来向量的方向没有很大倾斜。但是，由于存在扫描数据的值急剧变化的位置，所以该位置的向量的斜率相对于其他位置的向量的方向有很大的倾斜。
如上所述，部位122在组织120中在空间中是连续的，但由于扫描数据的值与其他部位相比急剧地变化，所以在部位122所存在的表面上，向量的方向相对于周围部位的向量的方向有很大的倾斜。
在使用方向与周围的向量有很大不同的向量，对体素数据实施光线跟踪处理的情况下，在空间中连续(平滑)的构造物上，与方向不同的向量对应地，在局部产生强的阴影。即，由于向量的方向相对于其他位置的向量的方向有很大倾斜，所以即使在本来不产生阴影的位置也产生强的阴影。这样的阴影例如在产科的诊断中，可以列举为应该除去的伪像(artifact)。
为了除去以上那样的阴影(伪像)，在现有技术中，对扫描数据或体素数据实施平滑化处理。参考图4和图5说明该平滑化处理。图4和图5是用于说明现有技术中的平滑化处理的框图。
例如，如图4所示那样，平滑化处理部件104使用规定的平滑化滤波器，对通过扫描取得的3维扫描数据实施平滑化处理。扫描变换处理部件101通过对平滑化处理后的扫描数据实施3维扫描变换处理，来生成体素数据。平滑化处理部件104例如计算出包含在规定范围内的扫描数据的平均。
另外，如图5所示那样，平滑化处理部件104使用规定的平滑化滤波器，对由扫描变换处理部件101生成的体素数据实施平滑化处理。向量生成部件102根据平滑化处理后的体素数据，计算出各体素的向量。光线跟踪处理部件103根据该向量和平滑化处理后的体素数据，生成3维图像数据。平滑化处理部件104例如计算出规定范围内的体素值的平均。
但是，在应该除去的阴影(伪像)的强度强的情况下，需要使用强的平滑化滤波器实施平滑化处理。例如，需要增大进行平滑化处理的范围，增强平滑化的作用。由于需要这样使用强平滑化滤波器进行平滑化处理，所以有通过体渲染得到的3维图像数据的空间分辨率显著低下的问题。即，如果为了除去作为伪像的阴影，而使用强平滑化滤波器，则有3维图像成为模糊图像的问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种不降低3维图像数据的空间分辨率就能够减少作为伪像的阴影的超声波图像取得装置、图像处理装置和超声波图像处理方法。
本发明的第一形式是一种超声波图像取得装置，其特征在于包括：向被检体发送超声波，接收来自被检体的反射波的扫描部件；实施用于根据扫描部件的输出对向量进行平滑化的处理，依照平滑化后的向量的方向，根据没有实施平滑化处理的输出，生成3维图像数据的图像处理部件。
根据该第一形式，依照平滑化后的向量的方向，根据没有实施平滑化处理的输出，生成3维图像数据，由此不降低3维图像数据的空间分辨率就能够减少作为伪像的阴影。
另外，本发明的第二形式是在第一形式的超声波图像取得装置中，扫描部件通过向被检体发送超声波，接收来自被检体的反射波，而取得扫描数据，图像处理部件具备：将扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的图像数据的变换部件；对图像数据实施平滑化处理的平滑化处理部件；根据实施了平滑化处理后的图像数据，计算构成图像数据的各点的向量的向量生成部件；通过依照向量的方向，对实施平滑化处理前的图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
根据该第二形式，根据实施了平滑处理后的图像数据，求出各点的向量，根据没有实施平滑化处理的图像数据及其向量，生成3维图像数据，由此不降低3维图像数据的空间分辨率就能够减少作为伪像的阴影。
本发明的第三形式是在第一形式的超声波图像取得装置中，扫描部件通过向被检体发送超声波，接收来自被检体的反射波，而取得扫描数据，图像处理部件具备：将扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的图像数据的变换部件；根据图像数据，计算出构成图像数据的各点的向量的向量生成部件；将包含在规定范围内的多个向量作为对象，计算出向量的平均，由此对各点的向量进行平均化的平均化处理部件；通过依照平均化后的向量的方向，对图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
根据该第三形式，对向量进行平均化，根据没有实施平滑化处理的图像数据及其向量，生成3维图像数据，由此不降低3维图像数据的空间分辨率就能够减少作为伪像的阴影。
本发明的第四形式是在第一形式的超声波图像取得装置中，扫描部件通过向被检体发送超声波，接收来自被检体的反射波，而取得扫描数据，图像处理部件具备：对扫描数据实施平滑化处理的平滑化处理部件；将实施平滑化处理前的扫描数据变换为用3维座标系表示的第一图像数据，进而将实施了平滑化处理后的扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的第二图像数据的变换部件；根据第二图像数据，计算出构成第二图像数据的各点的向量的向量生成部件；通过依照向量的方向，对第一图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
根据该第四形式，根据实施了平滑化处理的扫描数据求出各点的向量，根据没有实施平滑化处理的图像数据及其向量，生成3维图像数据，由此不降低3维图像数据的空间分辨率就能够减少作为伪像的阴影。
本发明的第五形式是一种医用图像处理装置，其特征在于包括：接收用规定的3维座标系表示的图像数据，实施用于根据图像数据对向量实施平滑化的处理，依照平滑化后的向量的方向，根据没有实施平滑化处理的图像数据，生成3维图像数据的图像处理部件。
本发明的第六形式是一种超声波图像处理方法，其特征在于包括：通过向被检体发送超声波，接收来自被检体的反射波，而取得接收数据的扫描步骤；实施用于根据接收数据对向量进行平滑的处理，依照平滑化后的向量的方向，根据没有受到平滑化的影响的接收信号，生成3维图像数据的图像处理步骤。
附图说明
图1是表示现有技术的超声波图像取得装置的一部分的框图。
图2是用于说明超声波传播的路径的图。
图3是用于说明向量的斜率的模式图。
图4是用于说明现有技术的平滑化处理的框图。
图5是用于说明现有技术的平滑化处理的框图。
图6是表示本发明的实施例1的超声波图像取得装置的框图。
图7是用于说明超声波探头能够扫描的区域的模式图。
图8是表示本发明的实施例1的图像处理部件的框图。
图9是表示超声波光栅数据(3维扫描数据)和体素数据的模式图。
图10是用于说明平滑化处理的前后的向量的斜率的模式图。
图11是用于说明平滑化处理的前后的向量的斜率的模式图。
图12是表示变形例子1的图像处理部件的框图。
图13是表示变形例子2的图像处理部件的框图。
图14是表示变形例子3的图像处理部件的框图。
图15是表示本发明的实施例2的超声波图像取得装置的框图。
图16是表示本发明的实施例2的DSC和图像处理部件的框图。
图17是表示本发明的实施例3的超声波图像取得装置的框图。
图18A是表示基于1维阵列探头的扫描范围的模式图。
图18B是表示2维图像的模式图。
图18C是表示体素数据的模式图。
图19是表示本发明的实施例4的超声波图像取得装置的框图。
图20是表示本发明的实施例5的医用图像处理装置的框图。
图21是表示本发明的实施例6的医用图像处理装置的框图。
具体实施方式
实施例1
参考图6说明本发明的实施例1的超声波图像取得装置和超声波图像处理方法。图6是表示本发明的实施例1的超声波图像取得装置的框图。
本实施例1的超声波图像取得装置1对3维扫描数据或体素数据实施平滑化处理，使用平滑化后的3维扫描数据或平滑化后的体素数据，计算出各体素的向量。另外，超声波图像取得装置1根据该向量、没有实施平滑化处理的体素数据，生成附加了阴影的3维图像数据。即，超声波图像取得装置1为了计算向量而对3维扫描数据或体素数据进行平滑化，针对实施光线跟踪处理的对象的体素数据使用没有实施平滑化处理的体素数据。由此，不降低3维图像的空间分辨率就能够减少作为伪像的阴影。以下，说明超声波图像取得装置1的各部分。
超声波探头2由2维地配置了多个超声波振子(ultrasonictransducer)的2维阵列探头构成。另外，超声波探头2三维地接收超声波，作为回波信号接收从探头表面扩展为放射状的形状的3维数据。
另外，对于超声波探头2，代替2维超声波探头，也可以使用将多个超声波振子作为1列排列在规定方向(扫描方向)上的1维阵列探头，即能够机械地在与扫描方向垂直的方向(摇动方向)上摇动超声波振子的1维阵列探头。这样，在实施例1中，使用能够扫描3维空间的超声波探头。
在此，参考图7说明超声波探头2能够扫描的区域。图7是用于说明超声波探头能够扫描的区域的模式图。超声波探头2能够扫描的区域20是3维空间。在使用2维阵列探头作为超声波探头2的情况下，超声波探头2通过电子地用超声波进行扫描(scan)，来扫描3维空间。另外，在使用1维阵列探头作为超声波探头2的情况下，超声波探头2通过机械地摇动超声波振子，而扫描3维空间。
发送接收部件3具备发送部件和接收部件。发送接收部件3在未图示的控制部件的控制下，向超声波探头2提供电信号，产生超声波。另外，发送接收部件3接收超声波探头2所接收到的回波信号。从发送接收部件3输出的数据被输出到信号处理部件4。
说明发送部件的具体结构。发送部件具备未图示的时钟产生电路、发送延迟电路、脉冲产生电路(pulsar)。时钟产生电路是产生超声波信号的发送定时(timing)或决定发送频率的时钟信号的电路。发送延迟电路是在超声波的发送时施加延迟，实施发送调焦(focus)的电路。脉冲产生电路内置有与各超声波振子对应的个别信道个数的脉冲产生器。脉冲产生电路在施加了延迟的发送定时下产生驱动脉冲，并供给超声波探头2的各超声波振子。
接收部件具备未图示的前置放大器电路、A/D变换电路、接收延迟加法电路。前置放大器电路针对每个接收信道，对从超声波探头2的各超声波振子输出的回波信号进行放大。A/D变换电路对放大了的回波信号进行A/D变换。接收延迟加法电路针对A/D变换后的回波信号，施加决定接收指向性所需要的延迟时间并相加。通过该相加，增强了来自与接收指向性对应的反射成分。另外，将通过该发送接收部件3进行了相加处理的信号称为“RF信号”。将该RF信号从发送接收部件3输出到信号处理部件4。
B模式处理部件41进行回波的振幅信息的影像化，根据回波信号产生B模式超声波光栅数据(raster data)(以下也有称为“扫描数据”的情况)。具体地说，B模式处理部件41对从发送接收部件3输出的数据(RF信号)进行带通滤波。然后，B模式处理部件41对输出信号的包络线进行检波，对检波出的数据实施基于对数变换的压缩处理。将由该B模式处理部件41生成的数据称为B模式超声波光栅数据。另外，该B模式超声波光栅数据相当于本发明的“扫描数据”的一个例子。另外，超声波探头2、发送接收部件3和信号处理部件4相当于本发明的“扫描部件”的一个例子。
CFM处理部件42进行运动着的血流信息的影像化，生成彩色超声波光栅数据。
存储部件5暂时存储由信号处理部件4生成的超声波光栅数据(扫描数据)。
DSC6(Digital Scan Converter：数字扫描变换器)为了得到用正交座标系表示的图像，将2维地取得的超声波光栅数据(以下也有称为“2维扫描数据”的情况)变换为用正交座标表示的图像数据(扫描变换处理)。例如，使用超声波探头2扫描2维的断面内的情况下，DSC6从存储部件5读出超声波光栅数据(2维扫描数据)，通过对该超声波光栅数据实施2维扫描变换处理，而生成2维图像数据。将该2维图像数据输出到显示部件8，显示部件8基于该2维图像数据显示2维图像。例如，DSC6根据B模式超声波光栅数据，生成作为2维信息的断层图像数据，将该断层图像数据输出到显示部件8上。显示部件8显示基于该断层图像数据的断层图像。
图像处理部件7通过对3维地取得的超声波光栅数据(以下也有称为“3维扫描数据”的情况)进行3维扫描变换处理，生成体素数据。进而图像处理部件7通过对该体素数据实施体渲染处理和MPR处理等图像处理，生成3维图像数据和MPR图像数据等图像数据。
参考图8说明该图像处理部件7的结构。图8是表示本发明的实施例1的图像处理部件的框图。
扫描变换处理部件71从存储部件5读出3维地取得的超声波光栅数据(3维扫描数据)，通过对该3维扫描数据实施3维扫描变换处理，而生成用正交座标系表示的体素数据。在此，参考图9说明3维扫描变换处理。图9是表示超声波光栅数据(3维扫描数据)和体素数据的模式图。扫描变换处理部件71从存储部件5读出超声波光栅数据(3维扫描数据)21，通过对该超声波光栅数据21实施3维扫描变换处理，而生成用正交座标系表示的体素数据22。然后，扫描变换处理部件71将体素数据输出到平滑化处理部件72和光线跟踪处理部件74。另外，扫描变换处理部件71相当于本发明的“变换部件”的一个例子。
如上所述，在实施例1中，扫描变换处理部件71将3维扫描数据变换为用正交座标系表示的体素数据。这样，扫描变换处理部件71将3维扫描数据变换为用预先设置的规定的3维座标系表示的图像数据。向体素数据的变换处理是本发明的变换处理的一个例子。扫描变换处理部件71也可以将3维扫描数据变换为用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。以下，说明通过扫描变换处理部件71生成用正交座标系表示的体素数据的情况。
平滑化处理部件72如果从扫描变换处理部件71接收到体素数据，则使用规定的平滑化滤波器对该体素数据实施平滑化处理。平滑化处理部件72例如计算出预先设置的规定范围内的体素数据的平均。然后，平滑化处理部件72将平滑处理后的体素数据输出到向量生成部件73。为了计算向量而使用该平滑化处理后的体素数据。另外，在由扫描变换处理部件71生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据的情况下，平滑化处理部件72对该图像数据实施平滑化处理。
向量生成部件73从平滑化处理部件72接收平滑化处理后的体素数据，求出各体素的向量。例如，向量生成部件73通过将某体素和存在于该体素周围的体素作为对象，求出体素值的微分，而求出该体素的切线。然后，向量生成部件73将与该切线垂直的向量作为该体素的向量。然后，向量生成部件73求出各体素的向量。这时，向量生成部件73通过对向量进行标准化而变换为单位向量。以下，假设“向量”表示“单位向量”而进行说明。然后，向量生成部件73将各体素的向量输出到光线跟踪处理部件74。另外，在由扫描变换处理部件71生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据的情况下，向量生成部件73根据平滑化处理后的图像数据，求出各点的向量。
如上所述，通过根据平滑化处理后的体素数据求出各体素的向量，而能够抑制向量的急剧变化。在此，参考图10说明平滑化处理前后的向量的斜率。图10是用于说明平滑化处理前后的向量的斜率的模式图。
例如如图10所示那样，在取得了某组织120的3维扫描数据的情况下，如果在组织120的表面121上存在3维扫描数据的值急剧变化的部位122，则该部位122所存在的表面121的向量124、125的方向相对于其他部位的向量123的方向有很大倾斜。如果表面121上没有凹凸，则在空间上向量的方向没有很大倾斜。但是，由于有三维扫描数据的值急剧变化的位置，所以该位置的向量有很大倾斜。
与此相对，在实施例1中，平滑化处理部件72对体素数据实施平滑化处理。然后，向量生成部件73根据该平滑化处理后的体素数据，求出向量。由此，能够抑制向量的急剧变化。其结果是如图10所示那样，平滑化处理前的向量124通过平滑化处理而被变换为倾斜缓和了的向量126。同样，平滑化处理前的向量125通过平滑化处理而被变换为倾斜缓和了的向量127。由此，在空间连续的组织的表面上，即使存在体素值急剧变化的位置，也能够抑制向量的急剧变化。
另外，根据实施例1，在本来应该附加了阴影的构造(例如鼻子的边沿)中，能够一边维持向量的方向，一边有效地抑制产生作为伪像的阴影的向量的变动。参考图11说明其作用。图11是用于说明平滑化处理的前后的向量的斜率的模式图，是被检体的脸部的断面图。
例如如图11所示那样，在取得了脸130的3维扫描数据的情况下，如果存在3维扫描数据的值急剧变化的部位133，则该部位133所存在的表面131的向量136的方向相对于其他部位的向量134的方向有很大倾斜。根据实施例1，平滑化处理部件72对体素数据实施平滑化处理。然后，向量生成部件73根据该平滑化处理后的体素数据，求出向量。由此，能够抑制向量的急剧变化。其结果如图11所示那样，平滑处理前的向量136通过平滑化处理被变换为倾斜缓和了的向量137。即，在空间连续的组织的表面上，即使存在体素值急剧变化的位置，也能够抑制向量的急剧变化。
另一方面，在本来应该附加了阴影的构造(例如鼻子132的边沿等)中，即使实施平滑化处理，也能够维持向量的方向。例如，鼻子132的边沿的向量138通过平滑化处理被变换为向量139。但是，斜率只有微小的变化程度，维持了本来的斜率。另外，脸130的表面131的向量134也通过平滑化处理变换为向量135。但是，斜率只有微小的变化程度，维持了本来的斜率。
如上所述，根据实施例1的超声波图像取得装置，在本来应该附加了阴影的构造中，能够维持向量的方向。进而，根据实施例1的超声波图像取得装置，能够有效地抑制产生应该除去的阴影的向量的倾斜。
光线跟踪处理部件74如果从扫描变换处理部件71接收到体素数据，进而从向量生成部件73接收到各体素的向量，则通过对该体素数据实施光线跟踪处理(Ray Tracing处理)，而生成3维图像数据。不对从扫描变换处理部件71输出的体素数据实施平滑化处理。另一方面，根据实施了平滑化处理的体素数据，求出从向量生成部件73输出的向量。光线跟踪处理部件74依照根据实施了平滑化处理的体素数据得到的向量，对没有实施平滑化处理的体素数据实施光线跟踪处理，生成附加了阴影的3维图像数据。另外，光线跟踪处理部件74根据通过光线跟踪处理设置的来自光源的光线的方向、由向量生成部件73计算出的向量的方向，求出物体表面的某点的亮度(反射亮度)，生成附加了阴影的3维图像数据。具体地说，光线跟踪处理部件74使用表示来自光源的光线的方向的向量和向量，根据作为有代表性的黑斑模型(Shading Model)的Phong模型，附加阴影。另外，也可以使用Phong模型以外的模型。另外，光线跟踪处理部件74相当于本发明的“3维图像生成单元”的一个例子。另外，在通过扫描变换处理部件71生成了用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据的情况下，光线跟踪处理部件74通过对该图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。
如上所述，不对作为光线跟踪处理部件74的处理对象的体素数据实施平滑化处理。因此，通过根据该体素数据生成3维图像数据，能够不降低空间分辨率地生成3维图像数据。
另外，图像处理部件7向显示部件8输出附加了阴影的3维图像数据。由此，在显示部件8上，显示基于附加了阴影的3维图像数据的3维图像。
如上所述，根据实施例1的超声波图像取得装置1，使用没有实施平滑化处理的体素数据作为实施光线跟踪处理的对象的体素数据，由此可以不降低3维图像数据的空间分辨率。进而，通过使用平滑化后的体素数据作为用于求出体素的向量的体素数据，能够减少作为伪像的阴影。
另外，图像处理部件7由内置在超声波图像取得装置1中的ASIC(Application Specific integerated circuit)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array)或CPU(Central Processing Unit)构成。另外，也可以用设置在超声波图像取得装置1的外部的工作站等构成图像处理部件7。例如将用于执行图像处理部件7的功能的图像处理程序存储在ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)或HDD(硬盘驱动器)等存储装置中。该图像处理程序包括用于执行扫描变换处理部件71的功能的扫描变换处理程序、用于执行平滑化处理部件72的功能的平滑化处理程序、用于执行向量生成部件73的功能的向量计算程序、以及用于执行光线跟踪处理部件74的功能的光线跟踪处理程序。通过由CPU执行扫描变换处理程序，来对3维扫描数据实施扫描变换处理。另外，通过由CPU执行平滑化处理程序，来对体素数据实施平滑化处理。另外，通过由CPU执行向量计算程序，来求出向量。另外，通过由CPU执行光线跟踪处理程序，来对体素数据实施光线跟踪处理，生成3维图像数据。
显示部件8由CRT、液晶显示器等监视器构成。在显示部件8上，将断层像、3维图像或血流信息等的图像显示在监视画面上。
另外，在超声波图像取得装置1中设置有未图示的控制部件。控制部件与超声波图像取得装置1的各部分连接，控制超声波图像取得装置1的各部分的动作。另外，在超声波图像取得装置1中设置有输入与超声波的发送接收条件等有关的各种设置的操作部件(未图示)。该操作部件由控制杆(joystick)、跟踪球(trackball)等指示设备(pointingdevice)、开关、各种按键、键盘或TCS(Touch Command Screen)等构成。
(变形例子1)
接着，参考图12说明实施例1的变形例子。图12是表示变形例子1的图像处理部件的框图。
在变形例子1中，改变了图像处理部件的结构。变形例子1的超声波图像取得装置代替上述图像处理部件7而具备图像处理部件7A。另外，对于图像处理部件以外的结构，变形例子1的超声波图像取得装置具备与实施例1的超声波图像取得装置1一样的结构。以下，说明图像处理部件7A的结构，而省略对图像处理部件7A以外的结构的说明。
变形例子1的图像处理部件7A代替图像处理部件7所具备的平滑化处理部件72，而具备平均化处理部件75。另外，图像处理部件7A所具备的扫描变换处理部件71、向量生成部件73和光线跟踪处理部件74执行与实施例1的图像处理部件7一样的处理。
平均化处理部件75接收由向量生成部件73求出的向量，将包含在预先设置的规定范围内的多个向量作为对象，计算出向量的平均。通过该处理，平均化处理部件75对各体素的向量进行平均化。另外，平均化处理部件75将平均化了的向量输出到光线跟踪处理部件74。
如上所述，通过对向量进行平均化，能够抑制向量的急剧变化。由此，在空间连续的组织的表面上，即使存在体素值急剧变化的位置，也可以抑制向量的急剧变化。
光线跟踪处理部件74如果从扫描变换处理部件71接收到体素数据，进而从平均化处理部件75接收到各体素的向量，则通过对该体素数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。在变形例子1中，不对从扫描变换处理部件71输出到光线跟踪处理部件74的体素数据实施平滑化处理。另一方面，由平均化处理部件75对从平均化处理部件75输出到光线跟踪处理部件74的向量进行平均化。然后，光线跟踪处理部件74通过依照平均化了的向量，对没有实施平滑化处理的体素数据实施光线跟踪处理，而生成附加了阴影的3维图像数据。
如上所述，不对作为光线跟踪处理部件74的对象的体素数据实施平滑化处理。因此，通过根据该体素数据生成3维图像数据，能够不降低空间分辨率地生成3维图像数据。
图像处理部件7A将附加了阴影的3维图像数据输出到显示部件8。由此，在显示部件8上，显示出基于附加了阴影的3维图像数据的3维图像。
如上所述，根据变形例子1的超声波图像取得装置，使用没有实施平滑化处理的体素数据作为实施光线跟踪处理的对象的体素数据。另外，在光线跟踪处理中使用平均化了的向量。由此，不降低3维图像数据的空间分辨率就能够减少作为伪像的阴影。
另外，在变形例子1中，也可以由扫描变换处理部件71生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。在该情况下，根据该图像数据求出向量，进而根据该图像数据，生成3维图像数据。
(变形例子2)
接着，参考图13说明实施例1的变形例子2。图13是表示变形例子2的图像处理部件的框图。
在变形例子2中，改变了图像处理部件的结构。变形例子2的超声波图像取得装置代替图像处理部件7而具备图像处理部件7B。另外，对于图像处理部件以外的结构，变形例子2的超声波图像取得装置具备与实施例1的超声波图像取得装置1一样的结构。以下，说明图像处理部件7B的结构，而省略对图像处理部件7B以外的结构的说明。
变形例子2的图像处理部件7B与实施例1的图像处理部件7一样，具备扫描变换处理部件71、平滑化处理部件72、向量生成部件73、光线跟踪处理部件74。在实施例1中，对扫描变换后的数据进行平滑化。与此相对，在变形例子2中，对扫描变换前的数据(扫描数据)进行平滑化。图像处理部件7B的结构与实施例1的图像处理部件7的结构一样。但是，图像处理部件7B的处理流程与图像处理部件7不同。
扫描变换处理部件71从存储部件5读出超声波光栅数据(3维扫描数据)，通过对该3维扫描数据实施3维扫描变换处理，而生成体素数据。扫描变换处理部件71将体素数据输出到光线跟踪处理部件74。由光线跟踪处理部件74对该体素数据实施光线跟踪处理。这样，作为光线跟踪处理的对象的体素数据使用在其生成过程中没有实施平滑化处理的体素数据。另外，为了方便，将在其生成过程中没有实施平滑化处理的体素数据称为“第一体素数据”。
平滑化处理部件72从存储部件5读出3维扫描数据，使用预先设置的规定的平滑化滤波器，对该3维扫描数据实施平滑化处理。然后，平滑化处理部件72将平滑化处理后的3维扫描数据输出到扫描变换处理部件71。扫描变换处理部件71如果从平滑化处理部件72接收到平滑化处理后的3维扫描数据，则对该平滑化处理后的3维图像数据实施3维扫描变换处理，由此生成体素数据。在其生成过程中，对该体素数据实施了平滑化处理。扫描变换处理部件71将在生成过程中实施平滑化处理的体素数据输出到向量生成部件73。这样，使用在其生成过程中实施平滑化处理的体素数据作为用于计算向量的体素数据。另外，为了方便，将在生成过程中实施平滑化处理的体素数据称为“第二体素数据”。
向量生成部件73从扫描变换处理部件71接收第二体素数据(在生成过程中实施平滑化处理的体素数据)，求出各体素的向量。由于在其生成过程中对第二体素数据实施平滑化处理，所以能够抑制向量的急剧变化。由此，在空间连续的组织的表面上，即使存在体素值急剧变化的位置，也能够抑制向量的急剧变化。
光线跟踪处理部件74从扫描变换处理部件71接收第一体素数据(没有实施平滑化处理的体素数据)，进而从向量生成部件73接收根据第二体素数据(在生成过程中实施平滑化处理的体素数据)求出的向量，对第一体素数据实施光线跟踪处理，由此生成附加了阴影的3维图像数据。
如上所述，不对作为光线跟踪处理部件74的处理对象的体素数据(第一体素数据)实施平滑化处理。因此，通过根据该体素数据生成3维图像数据，能够不降低空间分辨率地生成3维图像数据。
图像处理部件7B将附加了阴影的3维图像数据输出到显示部件8。由此，在显示部件8上，显示出基于附加了阴影的3维图像数据的3维图像。
如上所述，根据变形例子2的超声波图像取得装置，使用没有实施平滑化处理的体素数据作为实施光线跟踪处理的对象的体素数据。另外，使用在其生成过程中实施了平滑化处理的体素数据作为用于求出体素的向量的体素数据。由此，不降低3维图像数据的空间分辨率，就能够减少作为伪像的阴影。
另外，在变形例子2中，也可以由扫描变换处理部件71生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。
(变形例子3)
接着，参考图14说明实施例1的变形例子3。图14是表示变形例子3的图像处理部件的框图。
在上述实施例1、变形例子1和变形例子2中，不对作为光线跟踪处理的对象的体素数据实施平滑化处理。也可以使用除去噪声的程度弱的平滑化滤波器对作为光线跟踪处理的对象的体素数据实施平滑化处理。例如，变形例子3的图像处理部件7C具备第一平滑化处理部件72A和第二平滑化处理部件72B。
第一平滑化处理部件72A对由扫描变换处理部件71生成的体素数据实施第一平滑化处理。在该第一平滑化处理中使用的第一平滑化滤波器使用除去体素数据的噪声的程度弱的滤波器。另外，第一平滑化处理部件72A将实施了第一平滑化处理的体素数据输出到第二平滑化处理部件72B和光线跟踪处理部件74。
第二平滑化处理部件72B对实施了第一平滑化处理的体素数据实施第二平滑化处理。然后，第二平滑化处理部件72B将实施了第二平滑化处理的体素数据输出到向量生成部件73。在该第二平滑化处理中使用的第二平滑化滤波器也可以使用与在第一平滑化处理中使用的第一平滑化滤波器一样的平滑化滤波器。另外，第二平滑化滤波器也可以使用平滑化作用比第一平滑化滤波器还强的平滑化滤波器。例如，通过与第一平滑化滤波器相比增大进行平滑化的范围，能够增强平滑化作用。
向量生成部件73根据实施了第二平滑化处理的体素数据，求出各体素的向量。这样，通过根据实施了第一平滑化处理和第二平滑化处理的体素数据，求出各体素的向量，能够抑制向量的急剧变化。即，在空间连续的组织的表面上，即使存在体素值急剧变化的位置，也能够抑制向量的急剧变化。
光线跟踪处理部件74如果从第一平滑化处理部件72A接收到实施了第一平滑化处理的体素数据，进而从向量生成部件73接收到各体素的向量，则通过对该体素数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。由于在第一平滑化处理部件72A中使用的第一平滑化滤波器是除去噪声的程度弱的滤波器，所以能够不降低3维图像数据的空间分辨率。另外，由于根据实施了第一平滑化处理和第二平滑化处理的体素数据求出的向量能够抑制急剧的变化，所以能够除去作为伪像的阴影。
图像处理部件7C将附加了阴影的3维图像数据输出到显示部件8。由此，在显示部件8上，显示出基于附加了阴影的3维图像数据的3维图像。
另外，变形例子3的超声波图像取得装置对扫描变换处理后的体素数据实施第一平滑化处理。也可以代替该处理，而对扫描变换处理前的3维扫描数据实施第一平滑化处理。另外，在变形例子1和变形例子2中，也可以使用除去噪声的程度弱的平滑化滤波器执行第一平滑化处理。例如，在变形例子1中，也可以对扫描变换处理后的体素数据执行第一平滑化处理。另外，也可以对扫描变换处理前的3维扫描数据执行第一平滑化处理。在变形例子2中，也可以对扫描变换处理前的3维扫描数据执行第一平滑化处理。另外，也可以对输出到光线跟踪处理部件74的体素数据执行第一平滑化处理。
如上所述，使除去噪声的程度弱的平滑化滤波器对3维扫描数据和体数据起作用，由于平滑化滤波器的作用弱，所以不降低3维图像数据的空间分辨率。另外，通过使用实施了第一平滑化处理和第二平滑化处理的体素数据作为用于计算向量的体素数据，能够抑制向量的急剧变化。由此，能够除去作为伪像的阴影。
另外，在变形例子3中，也可以由扫描变换处理部件71生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。
实施例2
接着，参考图15说明本发明的实施例2的超声波图像取得装置和超声波图像处理方法。图15是表示本发明的实施例2的超声波图像取得装置的框图。
在实施例2中，改变了DSC和图像处理部件的结构。实施例2的超声波图像取得装置1A代替DSC6而具备DSC6A，进而，代替图像处理部件7而具备图像处理部件7D。实施例2的超声波图像取得装置1A由DSC6A进行扫描变换处理和平滑化处理，由图像处理部件7D进行向量的计算和光线跟踪处理。
另外，对于DSC6A和图像处理部件7D以外的结构，实施例2的超声波图像取得装置1A具有与实施例1的超声波图像取得装置1一样的结构。以下，说明DSC6A和图像处理部件7D的结构，省略对DSC6A和图像处理部件7D以外的结构的说明。
图16表示DSC6A和图像处理部件7D的结构。图16是表示本发明的实施例2的DSC和图像处理部件的框图。DSC6A具备扫描变换处理部件61和平滑化处理部件62。另外，图像处理部件74具备向量生成部件73和光线跟踪处理部件74。
扫描变换处理部件61执行与上述变形例子3的扫描变换处理部件71一样的处理。即，扫描变换处理部件61从存储部件5读出超声波光栅数据(3维扫描数据)，通过对该3维图像数据实施3维扫描变换处理，生成体素数据(第一体素数据)。然后，扫描变换处理部件61将该第一体素数据输出到图像处理部件7D的光线跟踪处理部件74。由光线跟踪处理部件74对该第一体素数据实施光线跟踪处理。这样，使用在其生成过程中没有实施平滑化处理的体素数据作为光线跟踪处理对象的体素数据。
平滑化处理部件62执行与上述变形例子3的平滑化处理部件72一样的处理。即，平滑化处理部件62从存储部件5读出3维扫描数据，使用预先设置的规定的平滑化滤波器对该3维扫描数据实施平滑化处理。然后，平滑化处理部件62将平滑化处理后的3维扫描数据输出到扫描变换处理部件61。扫描变换处理部件61如果从平滑化处理部件62接收到平滑化处理后的3维扫描数据，则通过对该平滑化处理后的3维图像数据实施3维扫描变换处理，而生成体素数据(第二体素数据)。在其生成过程中，对该第二体素数据实施了平滑化处理。然后，扫描变换处理部件61将第二体素数据输出到图像处理部件7D的向量生成部件73。这样，使用在其生成过程中实施平滑化处理的体素数据作为用于计算向量的体素数据。
图像处理部件7D的向量生成部件73如果从DSC6A的扫描变换处理部件61接收到第二体素数据，则求出各体素的向量。由于在其生成过程中对第二体素数据实施平滑化处理，所以能够抑制向量的急剧变化。由此，在空间连续的组织的表面上，即使存在体素值急剧变化的位置，也能够抑制向量的急剧变化。
图像处理部件7D的光线跟踪处理部件74从DSC6A的扫描变换处理部件61接收第一体素数据，进而从向量生成部件73接收根据第二体素数据求出的向量，对第一体素数据实施光线跟踪处理，由此生成附加了阴影的3维图像数据。
图像处理部件7D将附加了阴影的3维图像数据输出到显示部件8。由此，在显示部件8上，显示出基于附加了阴影的3维图像数据的3维图像。
如上所述，在实施例2的超声波图像取得装置1A中，使用没有实施平滑化处理的体素数据作为实施光线跟踪处理的对象的体素数据。另外，使用在其生成过程中实施了平滑化处理的体素数据作为用于求出体素的向量的体素数据。由此，不降低3维图像数据的空间分辨率，就能够减少作为伪像的阴影。
另外，在实施例2中，也可以与上述变形例子3一样，对作为光线跟踪处理的对象的体素数据，执行使用了除去噪声的程度弱的平滑化滤波器的平滑化处理。
另外，在实施例2中，也可以与实施例1一样，代替体素数据而生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。
实施例3
接着，说明本发明的实施例3的超声波图像取得装置和超声波图像处理方法。参考图17、图18A、图18B以及图18C进行说明。图17是表示本发明的实施例3的超声波图像取得装置的框图。图18A是表示基于1维阵列探头的扫描范围的模式图。图18B是表示2维图像的模式图。图18C是表示体素数据的模式图。
在实施例3的超声波图像取得装置1B中，使用1维阵列探头2A。通过由操作者手动地移动1维阵列探头2A，而用超声波扫描3维空间。例如如图18A所示那样，1维阵列探头2A可以用超声波对2维的断面23内进行扫描。另外，通过由操作者手动地使1维阵列探头2A在规定方向(图中的X方向)上移动，能够用超声波扫描3维空间。
在实施例3中，通过执行2维扫描变换处理，生成2维图像数据。例如如图18B所示那样，DSC6接收2维地取得的2维扫描数据24，通过对该2维扫描数据24实施2维扫描变换处理，而生成2维图像数据25。然后，DSC6将该2维图像数据25输出到图像处理部件7。另外，DSC6将该2维图像数据25输出到图像处理部件7。另外，DSC6将2维图像数据输出到显示部件8。由此，在显示部件8上，显示基于2维图像数据的2维图像(断层像)。
图像处理部件7如果从DSC6接收到多个2维图像数据，则如图18C所示那样，通过对多个2维图像数据25进行结合，而生成体素数据26。图像处理部件7通过对体素数据26实施体渲染，而生成3维图像数据。
图像处理部件7具有与上述实施例1的图像处理部件7一样的功能。即，图像处理部件7对体素数据实施平滑化处理，根据该实施了平滑化处理后的体素数据，计算出各体素的向量。然后，图像处理部件7依照该向量，对没有实施平滑化处理的体素数据实施光线跟踪处理，由此生成附加了阴影的3维图像数据。由此，不降低3维图像的空间分辨率，就能够减少作为伪像的阴影。
另外，也可以代替图像处理部件7而将变形例子1的图像处理部件7A设置在超声波图像取得装置1B中。在该情况下，图像处理部件7A根据没有实施平滑化处理的体素数据，计算各体素的向量，计算包含在预先设置的规定范围内的多个向量的平均。然后，图像处理部件7A依照该向量，对没有实施平滑化处理的体素数据实施光线跟踪处理，由此生成附加了阴影的3维图像数据。由此，不降低3维图像的空间分辨率，就能够减少作为伪像的阴影。
另外，在实施例3中，超声波图像取得装置1B具备图像处理部件7或图像处理部件7A。另外，也可以在超声波图像取得装置1B中设置变形例子2或实施例2的图像处理部件和DSC。在该情况下，也能够不降低3维图像的空间分辨率地减少作为伪像的阴影。
另外，在实施例3中，也可以与实施例1一样，代替体素数据而生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。
实施例4
接着，参考图19，说明本发明的实施例4的超声波图像取得装置和超声波图像处理方法。图19是表示本发明的实施例4的超声波图像取得装置的框图。
在实施例4的超声波图像取得装置1C中，与实施例3的超声波图像取得装置1B一样，使用1维阵列探头2A。在实施例4中，图像处理部件7通过执行2维扫描变换处理，而生成2维图像数据。进而，图像处理部件7通过对多个2维图像数据进行结合，而生成体素数据。然后，图像处理部件7通过对该体素数据实施体渲染，而生成3维图像数据。
图像处理部件7执行与上述实施例1的图像处理部件7一样的处理。即，图像处理部件7对体素数据实施平滑化处理，根据该实施了平滑化处理的体素数据，计算各体素的向量。然后，图像处理部件7依照该向量，对没有实施平滑化处理的体素数据实施光线跟踪处理，从而生成附加了阴影的3维图像数据。由此，不降低3维图像的空间分辨率，就能够减少作为伪像的阴影。
另外，与上述实施例3的超声波图像取得装置1B一样，也可以代替图像处理部件7而将变形例子1的图像处理部件7A设置在超声波图像取得装置1C中。在该情况下，也能够不降低3维图像的空间分辨率地减少作为伪像的阴影。
另外，在实施例4中，也可以与实施例1一样，代替体素数据而生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。
另外，在上述实施例和变形例子中，说明了超声波图像取得装置。本发明并不只限于超声波图像取得装置。将图像处理部件7等适用于X射线CT装置或MRI装置等其他医用图像取得装置中，也能够得到与实施例1的超声波图像取得装置1等一样的效果。进而，也可以将本发明适用于医用图像取得装置以外的图像处理装置中。以将本发明适用于医用图像处理装置中的一个例子作为实施例5和实施例6进行说明。
实施例5
参考图20说明本发明的实施例5的图像处理装置。图20是表示本发明的实施例5的医用图像处理装置的框图。
图像处理装置9具备平滑化处理部件91、向量生成部件92、光线跟踪处理部件93。图像处理装置9从外部接收体素数据，通过对该体素数据实施体渲染，生成附加了阴影的3维图像数据。以下，说明图像处理装置9的各部分。
平滑化处理部件91从外部接收体素数据，使用规定的平滑化滤波器，对体素数据实施平滑化处理。然后，平滑化处理部件91将平滑化处理后的体素数据输出到向量生成部件92。为了计算体素数据的向量而使用该平滑化处理后的体素数据。
向量生成部件92从平滑化处理部件91接收平滑化处理后的体素数据，根据该体素数据求出各体素的向量。然后，向量生成部件92将向量输出到光线跟踪处理部件93。
光线跟踪处理部件93接收没有实施平滑化处理的体素数据，进而从向量生成部件92接收向量，对该体素数据实施光线跟踪处理，由此生成附加了阴影的3维图像数据。
光线跟踪处理部件93将附加了阴影的3维图像数据输出到未图示的显示部件。在显示部件上，显示基于附加了阴影的3维图像数据的3维图像。
如上所述，使用没有实施平滑化处理的体素数据作为实施光线跟踪处理的对象的体素数据。另外，使用实施了平滑化处理的体素数据作为用于求出体素的向量的体素数据。由此，不降低3维图像数据的空间分辨率，就能够减少作为伪像的阴影。
另外，在实施例5中，也可以与上述变形例子3一样，进行2次平滑化处理。例如平滑化处理部件91对体素数据实施第一平滑化处理。进而，平滑化处理部件91对实施了第一平滑化处理的体素数据实施平滑化作用比第一平滑化处理强的第二平滑化处理。然后，平滑化处理部件91将实施了第一平滑化处理的体素数据输出到光线跟踪处理部件93。另外，平滑化处理部件91将实施了第一平滑化处理和第二平滑化处理的体素数据输出到向量生成部件92。通过对用于计算向量的体素数据进行多次平滑化处理，能够抑制向量的急剧变化。另外，由于对作为光线跟踪处理的体素数据只实施除去噪声的程度的平滑化处理，所以不会降低3维图像数据的空间分辨率。
另外，在实施例5中，也可以与实施例1一样，代替体素数据而生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。
实施例6
接着，参考图21说明本发明的实施例6的图像处理装置。图21是表示本发明的实施例6的图像处理装置的框图。
图像处理装置9A具备向量生成部件92、光线跟踪处理部件93、平均化处理部件94。图像处理装置9A从外部接收体素数据，对该体素数据实施体渲染，由此生成附加了阴影的3维图像数据。以下，说明图像处理装置9A的各部分。
向量生成部件92从外部接收体素数据，根据该体素数据，求出各体素的向量。然后，向量生成部件92将向量输出到平均化处理部件94。
平均化处理部件94从向量生成部件92接收向量，将包含在预先设置的规定的范围内的多个向量作为对象，计算向量的平均。由此，平均化处理部件94对各体素的向量进行平均化。然后，平均化处理部件94将平均化了的向量输出到光线跟踪处理部件74。
光线跟踪处理部件93如果从外部接收到体素数据，进而从平均化处理部件94接收到各体素的向量，则通过对该体素数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。在实施例6中，不对输出到光线跟踪处理部件93的体素数据实施平滑化处理。另一方面，由平均化处理部件94对从平均化处理部件94输出到光线跟踪处理部件93的向量进行平均化。然后，光线跟踪处理部件93依照平均化了的向量，对没有实施平滑化处理的体素数据实施光线跟踪处理，而生成附加了阴影的3维图像数据。
光线跟踪处理部件93将附加了阴影的3维图像数据输出到未图示的显示部件。由此，在显示部件上显示出基于附加了阴影的3维图像数据的3维图像。
如上所述，使用没有实施平滑化处理的体素数据作为实施光线跟踪处理的对象的体素数据。另外，将平均化了的向量用于光线跟踪处理中。由此，不降低3维图像数据的空间分辨率，就能够减少作为伪像的阴影。
另外，在实施例6，也可以与实施例1一样，代替体素数据而生成用正交座标系以外的3维座标系表示的图像数据。

Claims (19)

1.一种超声波图像取得装置，其特征在于包括：
向被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波的扫描部件；
实施用于根据上述扫描部件的输出对向量进行平滑化的处理，依照上述平滑化后的向量的方向，根据没有实施上述平滑化处理的输出，生成3维图像数据的图像处理部件。
2.根据权利要求1所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述扫描部件通过向上述被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得扫描数据，
上述图像处理部件具备：
将上述扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的图像数据的变换部件；
对上述图像数据实施平滑化处理的平滑化处理部件；
根据实施了上述平滑化处理后的图像数据，计算构成上述图像数据的各点的向量的向量生成部件；
通过依照上述向量的方向，对实施上述平滑化处理前的图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
3.根据权利要求2所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述变换部件将上述扫描数据变换为用正交座标系表示的体素数据，
上述平滑化处理部件对上述体素数据实施平滑化处理，
上述向量生成部件根据实施了上述平滑化处理的体素数据，计算出构成上述体素数据的各体素的向量，
上述3维图像生成部件通过依照上述向量的方向，对实施上述平滑化处理前的体素数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。
4.根据权利要求1所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述扫描部件通过向上述被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得扫描数据，
上述图像处理部件具备：
将上述扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的图像数据的变换部件；
根据上述图像数据，计算出构成上述图像数据的各点的向量的向量生成部件；
将包含在规定范围内的多个向量作为对象，计算出向量的加权平均，由此对上述各点的向量进行平均化的平均化处理部件；
通过依照上述平均化后的向量的方向，对上述图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
5.根据权利要求4所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述变换部件将上述扫描数据变换为用正交座标系表示的体素数据，
上述向量生成部件根据上述体素数据，计算出构成上述体素数据的各体素的向量，
上述平均化处理部件将包含在上述规定范围内的多个向量作为对象，计算向量的加权平均，由此对上述各体素的向量进行平均化，
上述3维图像生成部件通过依照上述平均化了的向量的方向，对上述上述体素数据实施光线跟踪处理，生成3维图像数据。
6.根据权利要求1所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述扫描部件通过向上述被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得扫描数据，
上述图像处理部件具备：
对上述扫描数据实施平滑化处理的平滑化处理部件；
将实施上述平滑化处理前的扫描数据变换为用3维座标系表示的第一图像数据，进而将实施了上述平滑化处理后的扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的第二图像数据的变换部件；
根据上述第二图像数据，计算出构成上述第二图像数据的各点的向量的向量生成部件；
通过依照向量的方向，对上述第一图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像数据生成部件。
7.根据权利要求6所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述变换部件将实施上述平滑化处理前的扫描数据变换为用正交座标系表示的第一体素数据，进而将实施了上述平滑化处理的扫描数据变换为用正交座标系表示的第二体素数据，
上述向量生成部件根据上述第二体素数据，计算出构成上述第二体素数据的各体素的向量，
上述3维图像生成部件通过依照上述向量的方向，对上述第一体素数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。
8.根据权利要求1所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述扫描部件通过向上述被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得扫描数据，
上述图像处理部件具备：
将上述扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的图像数据的变换部件；
对上述图像数据实施第一平滑化处理的第一平滑化处理部件；
对实施了上述第一平滑化处理的图像数据实施第二平滑化处理的第二平滑化处理部件；
根据实施了上述第二平滑化处理的图像数据，计算出构成上述图像数据的各点的向量的向量生成部件；
通过依照上述向量的方向，对实施了上述第一平滑化处理的图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
9.根据权利要求8所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述变换部件将上述扫描数据变换为用正交座标系表示的体素数据，
上述第一平滑化处理部件对上述体素数据实施第一平滑化处理，
上述第二平滑化处理部件对实施了上述第一平滑化处理的体素数据实施第二平滑化处理，
上述向量生成部件根据实施了上述第二平滑化处理的体素数据，计算出构成上述体素数据的各体素的向量，
上述3维图像生成部件通过依照上述向量的方向，对实施了上述第一平滑化处理的体素数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。
10.根据权利要求9所述的超声波图像取得装置，其特征在于：
上述第二平滑化处理部件使用比在上述第一平滑化处理部件中使用的平滑化滤波器更强的平滑化滤波器，对实施了上述第一平滑化处理的体素数据实施上述第二平滑化处理。
11.一种图像处理装置，其特征在于包括：
接收用规定的3维座标系表示的图像数据，实施用于对基于上述图像数据的向量进行平滑化的处理，依照进行了上述平滑化后的向量的方向，根据没有实施上述平滑化处理的图像数据，生成3维图像数据的图像处理部件。
12.根据权利要求11所述的图像处理装置，其特征在于：
上述图像处理部件具备：
接收上述用规定的3维座标系表示的图像数据，对上述图像数据实施平滑化处理的平滑化处理部件；
根据实施了上述平滑化处理的图像数据，计算出构成上述图像数据的各点的向量的向量生成部件；
通过依照上述向量的方向，对实施上述平滑化处理前的图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
13.根据权利要求11所述的图像处理装置，其特征在于：
上述图像处理部件具备：
接收上述用规定的3维座标系表示的图像数据，计算出构成上述图像数据的各点的向量的向量生成部件；
将包含在规定范围内的多个向量作为对象，计算出向量的加权平均，由此对上述各点的向量进行平均化的平均化处理部件；
通过依照进行了上述平均化后的向量的方向，对上述图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
14.根据权利要求11所述的图像处理装置，其特征在于：
上述图像处理部件具备：
接收上述用规定的3维座标系表示的图像数据，对上述图像数据实施第一平滑化处理的第一平滑化处理部件；
对实施了上述第一平滑化处理的图像数据实施第二平滑化处理的第二平滑化处理部件；
根据实施了上述第二平滑化处理的图像数据，计算出构成上述图像数据的各点的向量的向量生成部件；
通过依照上述向量的方向，对实施了上述第一平滑化处理的图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据的3维图像生成部件。
15.一种超声波图像处理方法，其特征在于包括：
通过向被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得接收数据，
实施用于对基于上述接收数据的向量进行平滑化的处理，依照进行了上述平滑化后的向量的方向，根据没有受到上述平滑化的影响的接收信号，生成3维图像数据。
16.根据权利要求15所述的超声波图像处理方法，其特征在于：
在上述接收数据的取得过程中，通过向上述被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得扫描数据，
在上述平滑化和图像数据生成的过程中，
将上述扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的图像数据，
对上述图像数据实施平滑化处理，
根据实施了上述平滑化处理后的图像数据，计算出构成上述图像数据的各点的向量，
通过依照上述向量的方向，对实施上述平滑化处理前的图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。
17.根据权利要求15所述的超声波图像处理方法，其特征在于：
在上述接收数据的取得过程中，通过向上述被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得扫描数据，
在上述平滑化和图像数据生成的过程中，
将上述扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的图像数据，
根据上述图像数据，计算出构成上述图像数据的各点的向量，
将包含在规定范围内的多个向量作为对象，计算出向量的加权平均，由此对上述各点的向量进行平均化，
通过依照进行了上述平均化后的向量的方向，对上述图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。
18.根据权利要求15所述的超声波图像处理方法，其特征在于：
在上述接收数据的取得过程中，通过向上述被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得扫描数据，
在上述平滑化和图像数据生成的过程中，
对上述扫描数据实施平滑化处理，
将实施上述平滑化处理前的扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的第一图像数据，进而将实施了上述平滑化处理后的扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的第二图像数据，
根据上述第二图像数据，计算出构成上述第二图像数据的各点的向量，
通过依照上述向量的方向，对上述第一图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。
19.根据权利要求15所述的超声波图像处理方法，其特征在于：
在上述接收数据的取得过程中，通过向上述被检体发送超声波，接收来自上述被检体的反射波，而取得扫描数据，
在上述平滑化和图像数据生成的过程中，
将上述扫描数据变换为用规定的3维座标系表示的图像数据，
对上述图像数据实施第一平滑化处理，
对实施了上述第一平滑化处理的图像数据实施第二平滑化处理，
根据实施了上述第二平滑化处理的图像数据，计算出构成上述图像数据的各点的向量，
通过依照上述向量的方向，对实施了上述第一平滑化处理的图像数据实施光线跟踪处理，而生成3维图像数据。
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